西安航空计算技术研究所 汪 杨 周 尧 杨雨薇

为解决风冷散热器绕流结构的设计问题，本文根据工程实际问题的相关参数设置了边界条件，应用商用软件Fluent进行了二维绕流数值模拟，得到了圆柱绕流问题的涡脱形态以及升力系数、阻力系数的变化曲线，并验证了本文计算方法的准确性，为后续开展风冷散热器流道设计提供了模拟计算的依据。

温度对于电子元器件可靠运行有重要影响，电子设备热管理技术是利用各种手段确保电子元器件处于合适的温度范围。目前电子设备使用的包括风冷、液冷、热管、相变冷却等各种散热技术，其中，风冷技术的应用更为广泛。圆柱绕流结构由于几何形状简单，在风冷散热器中的应用最为常见。圆柱绕流是流体力学的经典问题，目前，国内外学者对其进行了大量研究，结果表明，圆柱绕流的流场分布基本由雷诺数（简称Re）决定。

在工程应用中，技术应用要求研发效率高、周期短，因此本文采用成熟的商用软件Fluent进行模拟计算，研究圆柱绕流问题的流场分布，指导风冷散热器流道的设计。

1 理论基础

1.1 流体控制方程

本文采用的是粘性不可压缩Navier-Stokes的方程描述湍流运动，流体的连续方程和动量方程为：

1.2 雷诺数和施特鲁哈尔数

施特鲁哈尔数S与雷诺数有关，当雷诺数大于1000时，施特鲁哈尔数近似等于0.21。

涡脱落频率的计算公式为：

1.3 升力系数和阻力系数

式中，FL(t)和FD(t)分别表示圆柱收到的升力和阻力，H为圆柱的长度。……